晴時多雲

自由開講》粉塵爆炸的原因與預防

宋郁德

八仙樂園彩色PARTY活動發生爆炸火警,火警發生原因是因為舉辦彩色派對活動,主舞台因為粉塵爆炸釀禍。現場台上與台下民眾狂撒粉塵製造舞台效果,疑因濃度過高,因遇高溫點引發燃點,引起燃燒爆炸。

世上會爆炸的粉塵達三、四百種。較常見的爆炸性粉塵是:煤粉、無機粉塵(如硫磺、碳、矽化鈣等)、金屬粉塵(如鋁、鎂、鈣等)、合成物品的粉塵(如染料中間物、粉末、塑膠粉、合成洗滌劑粉末等)、纖維粉塵(如木粉、紙粉等)、食品粉塵(如小麥、澱粉、玉米澱粉、糖粉、巧克力)、飼料(如血粉、魚粉)、棉花、煙草、過氧化物粉塵……等。固體可燃物等細粉化後,約420μm以下,成為所謂粉塵的粒子,其較小者浮游在空氣中,比表面積增加後,各粒子和空氣更容易接觸,變成容易被引起燃燒或爆炸。這些細微粒子與空氣混合而成近似爆炸性的混合氣體,此時,如果有著火源存在,就會引起爆炸。

這些細微粒子與空氣混合而成近似爆炸性的混合氣體,此時,如果有著火源存在,就會引起爆炸。(資料照,記者簡榮豐攝)

影響粉塵爆炸性質的因素與情境,可歸納為下列:

(一)、化學組成:粉塵的化學性質,對其爆炸性質影響很大,如已氧化的粉塵,反應性較小;但若粉塵為過氧化物或硝化物,則因粉塵本身即含有活化性的氧,不需外界來提供反應所需的氧,故較易起激烈的爆炸。另外水份會抑制粉塵的浮游性質,因此含水份多的粉塵,容易凝集成較大的粒子,較不活潑不易爆炸,即使爆炸亦因水份會吸收部份的熱量,故爆炸亦較不激烈。

(二)、粒徑:粉塵爆炸係發生於粉塵表面之燃燒現象,因此,粉體粒子愈小,即比表面積(表面積與質量的比)愈大,愈容易發火,發生爆炸的可能性愈大。

(三)、爆炸界限:粉塵爆炸與一般氣體爆炸一樣,也有爆炸界限。粒子愈小爆炸下限愈低,危險性愈大,點火源為高熱物之爆炸下限較電氣火花低。

(四)、氧氣的濃度:氧的濃度愈高,粉塵愈容易爆炸,因此降低氧的濃度,可提高粉塵爆炸下限,防止粉塵爆炸。

(五)、可燃性氣體:粉塵中若有可燃性氣體共存,將降低粉塵爆炸的下限,增加粉塵爆炸的危險。

(六)、發火溫度:如果提升粉塵存在空間內之溫度,不久之後粉塵就會發火,此溫度之最低值,稱為該粉塵之發火溫度Tc,該值是表示粉塵容易爆炸程度,是抑制裝置設計中,重要之特性值。粉塵個體的粒徑愈小,濃度愈高,發火溫度愈低,不過發火溫度與火源種類有關,不是該粉體的物理定數。

(七)、發火能量:粒子愈小發火能量愈低,在氧氣中的最小發火能量,較在空氣中者低。水份影響亦大,含水量愈多最小發火能量愈高,濃度低時,其值愈高。

(八)、壓力、溫度:壓力愈大、溫度愈高,最小發火能量變低,爆炸界限變廣,危險性愈大。

防止粉塵爆炸的對策。如下所示:

(一)、減少粉塵飛揚。例如,依據操作量選擇適當設備,以減少粉塵飛揚的自由空間;以濕式混拌取代乾式混拌;經常清除濾網、濾布及作業場所,以避免粉塵的堆積;以數個小的製程取代大的製程,如此可以減少同一時間處理粉塵的數量,降低粉塵爆炸的危險。

(二)、可燃物質的濃度控制。在製程中可燃物的使用難以避免,但可利用通風換氣設備控制,使可燃物的濃度不在爆炸範圍內。對粉塵而言,因其粒子有沈積現象,且沈積的粉塵可能受環境的影響被吹揚起,於侷限空間內達到爆炸範圍內之濃度,若遭遇火源可能產生危害。所以,對粉塵作業場所較難施行粉塵濃度控制,惟可以利用清潔或通風換氣方法來減少粉塵的堆積。或採用不易造成粉塵洩漏或飛散的機械設備。

(三)、惰化設計。製程中以惰性氣體吹洩,以避免新鮮的氧氣進入,如此可以減低氧的分壓,減少爆炸的危險。

(四)、粉塵作業場所盡量遠離可能產生火源或靜電的場所。例如,香煙、切割、電焊、電氣火花、機械火花、熱表面、炙熱物質。工廠內應嚴禁煙火,若有明火作業亦應遵循動火許可制度等管理措施;如有產生電氣火花的可能,可選用合適之防爆電氣設備防範;防止靜電要確實執行設備的接地,及採用導體設備材料。

辦理活動請先辦理危害分析,並送請審查,做好應有的預防與防範措施。

消防設備師

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